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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA L'uso di amplificatori d'antenna. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Amplificatori d'antenna L'installazione di un amplificatore dell'antenna vicino alla TV tra l'alimentatore e l'ingresso dell'antenna del ricevitore televisivo fornisce un aumento del guadagno del percorso di ricezione, ad es. migliora la sensibilità limitata dal guadagno. È stato dimostrato che con i televisori moderni questo metodo non porta a un miglioramento dell'immagine in condizioni a lungo raggio, poiché è richiesto un miglioramento della sensibilità, limitato non dal guadagno, ma dal rumore. L'amplificatore d'antenna, avendo all'incirca lo stesso livello di rumore intrinseco di un ricevitore televisivo, non migliora la sensibilità limitata dal rumore. Tuttavia, l'uso di un amplificatore per antenna in alcuni casi migliora la ricezione, ma per questo deve essere installato non vicino al televisore, ma vicino all'antenna, sull'albero tra l'antenna e l'alimentatore o nello spazio dell'alimentatore, in prossimità di l'antenna. Qual è la differenza? Il fatto è che il segnale, passando all'alimentatore, subisce un'attenuazione, il suo livello diminuisce. L'attenuazione dipende dalla marca del cavo di cui è composto l'alimentatore. Inoltre, maggiore è l'attenuazione, maggiore è la lunghezza dell'alimentatore e maggiore è la frequenza del segnale, cioè il numero del canale su cui viene ricevuta la trasmissione. Quando l'amplificatore dell'antenna è installato vicino al televisore, al suo ingresso arriva un segnale già attenuato dall'alimentatore e il rapporto segnale/rumore all'ingresso dell'amplificatore dell'antenna è inferiore rispetto a quando l'amplificatore dell'antenna era installato vicino all'antenna quando il segnale non è attenuato dall'alimentatore. In questo caso, ovviamente, passando attraverso l'alimentatore, anche il segnale viene attenuato, ma anche il rumore viene attenuato dello stesso fattore. Di conseguenza, il rapporto segnale/rumore non si deteriora. I cavi televisivi di diverse marche sono caratterizzati dalla dipendenza dell'attenuazione specifica dalla frequenza. È consuetudine chiamare l'attenuazione specifica di un cavo coassiale in modo tale che un segnale di una certa frequenza subisca il passaggio attraverso un cavo lungo 1 m L'attenuazione specifica è misurata in dB / m ed è indicata nei libri di riferimento sotto forma di dipendenze grafiche di attenuazione specifica sulla frequenza o sotto forma di tabelle. Sulla fig. 2 mostra tali curve per alcune marche di cavi coassiali da 1 ohm. Usandoli, puoi calcolare l'attenuazione del segnale nel cavo per una certa lunghezza su qualsiasi canale di frequenza della gamma di metri o decimetri. Per fare ciò è necessario moltiplicare il valore di attenuazione specifica ricavato dalla figura per la lunghezza dell'alimentatore, espressa in metri. Il risultato è l'attenuazione del segnale in decibel. Il tipo di cavo più comune per un alimentatore è RK 75-4-11, la sua attenuazione specifica è 0 ... 05 dB / m nell'intervallo dei canali 0-08, 1 ... 5 dB / m nell'intervallo di canali 0-12 e 0...15 dB/m nella gamma dei canali 6-12. Quindi, con una lunghezza dell'alimentatore di 0 m, l'attenuazione del segnale nell'alimentatore sul 25° canale sarà di soli 0 dB, che corrisponde a una diminuzione della tensione del segnale di 37 volte, e con una lunghezza dell'alimentatore di 21 m, l'attenuazione sul 69° canale sarà di 20 dB (diminuzione di 12 volte). Nell'intervallo decimetrico, con una lunghezza dell'alimentatore di 3 m, l'attenuazione sarà pari a 1 ... 41 dB, a seconda del numero di canale, che corrisponde a una diminuzione della tensione del segnale di 50 ... 12 volte, e con una lunghezza dell'alimentatore di 7 m - 5 ... 2 dB (riduzione del segnale di 38 ... 20 volte). Pertanto, con una lunghezza dell'alimentatore di 50 m, anche sul 12° canale, il segnale che passa attraverso l'alimentatore è più che dimezzato e anche il rapporto segnale-rumore all'ingresso TV sarà più che dimezzato. Se si installa un amplificatore dell'antenna prima che il segnale entri nell'alimentatore, con lo stesso livello di rumore in ingresso dell'amplificatore dell'antenna come quello del televisore, il rapporto segnale/rumore sarà più che raddoppiato. Un guadagno ancora più significativo si otterrà con una lunghezza dell'alimentatore maggiore o quando si riceve un segnale nell'ordine dei decimetri. Il guadagno necessario e abbastanza sufficiente dell'amplificatore dell'antenna deve essere uguale all'attenuazione del segnale nell'alimentatore. Non ha senso utilizzare amplificatori d'antenna con un guadagno superiore a quello richiesto. Sono disponibili diversi tipi di amplificatori d'antenna. I più utilizzati sono gli amplificatori d'antenna della portata del metro del tipo UTDI-I-III (amplificatore di banda televisiva individuale per le frequenze delle gamme I-III). Sono progettati per tutti i 12 canali della gamma di misuratori e contengono un alimentatore CA integrato con una tensione di 220 V. Il design dell'amplificatore consente di installarlo su un palo vicino a un'antenna alimentata da un alimentatore senza posa fili aggiuntivi. Il guadagno dell'amplificatore UTDI-I-III è di almeno 12 dB (4 volte in tensione) e il livello del proprio rumore è leggermente inferiore al livello del proprio rumore dei ricevitori televisivi in bianco e nero ea colori. Se gli amplificatori UTDI-I-III sono di portata e sono progettati per amplificare il segnale televisivo su uno qualsiasi dei 12 canali della portata del misuratore, allora gli amplificatori per antenna del tipo UTKTI (amplificatore a transistor per canale televisivo individuale) sono monocanale e sono progettati per amplificare il segnale di un solo canale di frequenza ben definito della gamma del misuratore. Il numero del canale è indicato dopo la designazione del tipo di amplificatore. Quindi, UTKTI-1 significa che l'amplificatore è progettato per amplificare il segnale sul primo canale di frequenza e UTKTI-8 per amplificare il segnale sull'ottavo canale. Gli amplificatori di tipo UTKTI dispongono inoltre di un alimentatore integrato da 220 V CA. Il livello di rumore intrinseco degli amplificatori di questo tipo è leggermente inferiore a quello del tipo UTDI-I-III. La potenza consumata dalla rete CA UTDI-I-III non supera i 1 W e UTKTI - 5 W. A causa del fatto che le trasmissioni televisive nella gamma dei decimetri stanno diventando sempre più diffuse e l'attenuazione del segnale nell'alimentatore in questa gamma è aumentata, l'uso di amplificatori per antenna progettati per questa gamma diventa rilevante. Ad esempio, un amplificatore del tipo UTAI-21-41 (amplificatore per antenna televisiva individuale, progettato per 21-41 canali) con un guadagno di almeno 14 dB nell'intervallo di frequenza di 470 ... 638 MHz. In precedenza, nonostante l'uscita di amplificatori per antenne industriali, nelle riviste "Radio" e nelle raccolte "Per aiutare il radioamatore" venivano fornite numerose descrizioni e schemi di amplificatori per antenne per l'autoproduzione. Negli ultimi anni, tali pubblicazioni sono diventate rare. Quindi, nella raccolta "Per aiutare il radioamatore" numero 101, p. 24-31 viene fornita una descrizione molto dettagliata di un amplificatore per antenna a banda stretta con una caratteristica di ampiezza-frequenza sintonizzabile di O. Prystaiko e Yu Pozdnyakov. L'amplificatore è sintonizzato su uno dei canali della gamma del misuratore da un condensatore trimmer, la larghezza di banda dell'amplificatore è di 8 MHz e il guadagno è di 22 ... 24 dB. L'amplificatore è alimentato da una tensione costante di 12 V. Ha senso utilizzare un tale amplificatore solo quando le trasmissioni vengono ricevute tramite un canale specifico, poiché non è possibile ricostruire l'amplificatore installato sull'albero.
Molto più spesso si ha la necessità di un amplificatore d'antenna a banda larga in grado di amplificare i segnali di tutti i programmi televisivi ricevuti dall'antenna. Sulla fig. 7. 1 mostra un diagramma schematico di un amplificatore per antenna progettato per amplificare tutti i canali di 12 metri, sviluppato da I. Nechaev. A una tensione di 12 V, il guadagno è di 25 dB con un consumo di corrente di 18 mA. L'amplificatore è assemblato su transistor a basso rumore con una figura di rumore di circa 3 dB. I diodi collegati back-to-back-parallelo all'ingresso proteggono i transistor dell'amplificatore dai danni causati da scariche di fulmini. Entrambi gli stadi sono assemblati secondo lo schema con un emettitore comune. Il condensatore C6 fornisce la correzione della risposta in frequenza dell'amplificatore nelle frequenze più alte. Per stabilizzare la modalità transistor, l'amplificatore è coperto da un feedback negativo dall'emettitore del secondo transistor alla base del primo. Per evitare l'autoeccitazione dell'amplificatore dovuta al feedback parassita tra gli stadi attraverso l'alimentazione, viene utilizzato un filtro di isolamento R4, C1. I terminali di ingresso dell'amplificatore sono collegati all'alimentatore nelle immediate vicinanze dell'antenna, dove il segnale non è stato ancora indebolito passando attraverso l'alimentatore. L'uscita dell'amplificatore è collegata all'alimentatore che va alla TV. Attraverso il nucleo centrale di questa parte dell'alimentatore, la tensione di alimentazione viene fornita all'amplificatore attraverso l'induttanza L1. Attraverso lo stesso induttore, al conduttore centrale del jack dell'antenna del televisore viene fornita una tensione di + 12 V. Il segnale dal jack dell'antenna sul televisore all'ingresso del selettore di canale deve essere alimentato attraverso un condensatore di isolamento da 3000 pF . Le strozzature sono avvolte su nuclei cilindrici di ferrite con un diametro di 3 mm e una lunghezza di 10 mm con un filo PEL o PEV con un diametro di 0 mm, giro per giro. Ogni induttore contiene 2 spire. Prima dell'avvolgimento, l'anima deve essere avvolta con due strati di pellicola lavsan e, dopo l'avvolgimento, le spire vengono fissate con vernice o smalto di polistirolo. Una descrizione più dettagliata dell'amplificatore, un disegno di un circuito stampato e il posizionamento delle parti su di esso sono forniti nella rivista Radio, 20, n. 1992, p. 6-38. Un altro amplificatore per antenna, progettato per la gamma decimetrica di 470 ... 790 MHz (21 ... 60 canali), è stato proposto da A. Komok. Il suo diagramma schematico è mostrato in fig. 7.
Il guadagno di questo amplificatore nella banda passante è di 30 dB se alimentato da una tensione di 12 V e il consumo di corrente non supera i 12 mA. Entrambi gli stadi sono assemblati secondo un circuito ad emettitore comune su transistor a microonde con basso livello di rumore intrinseco. Il limite inferiore della larghezza di banda dell'amplificatore è limitato dal filtro passa-alto di ingresso e il limite superiore è limitato dalle capacità parassite dei transistor e del cablaggio. Grazie ai resistori R1 e R3, viene fornita la compensazione della temperatura della modalità transistor. La bobina del filtro passa-alto L1 è avvolta con un filo PEV-2 con un diametro di 0 mm e contiene 8 spire. L'avvolgimento viene effettuato su un mandrino con un diametro di 2 mm giro per giro, dopodiché la bobina viene rimossa dal mandrino. L'alimentazione, come per l'amplificatore Nechaev, viene fornita attraverso l'alimentatore attraverso le strozzature del progetto sopra descritto. L'autore ha utilizzato transistor senza pacchetto nell'amplificatore, che richiedono un'attenta sigillatura. Possiamo anche consigliare l'uso di transistor per case KT5A, che sono più convenienti e resistenti ai cambiamenti delle condizioni climatiche. Una descrizione dettagliata di questo amplificatore si trova nella rivista "Radio Amateur", 4, n. 399, p. 1993. Come notato, lo scopo principale dell'amplificatore dell'antenna è compensare l'attenuazione del segnale nell'alimentatore. Quando si utilizza un amplificatore dell'antenna, la sensibilità limitata al rumore, ovvero la capacità di ricevere un segnale debole, è determinata dal rapporto segnale-rumore non più all'ingresso del ricevitore televisivo, ma all'ingresso dell'amplificatore dell'antenna. Pertanto, l'installazione di un amplificatore per antenna vicino a un'antenna richiederà un livello di segnale di ingresso inferiore per ottenere una certa sensibilità limitata al rumore rispetto all'installazione vicino a un televisore. Pertanto, è possibile ricevere un segnale più debole con una migliore qualità. L'uso di un amplificatore d'antenna consente di utilizzare deliberatamente alimentatori di una lunghezza così lunga che, in assenza di un amplificatore, attenuerebbe il livello del segnale a un livello inaccettabile. La necessità di utilizzare un lungo alimentatore a volte nasce in aree chiuse, quando il ricevitore televisivo si trova in una conca e l'antenna ricevente installata vicino alla casa è coperta da colline sulla strada per il trasmettitore. Allo stesso tempo, le antenne televisive installate a una distanza di 100 ... 200 m da questo edificio forniscono una ricezione abbastanza sicura con una buona qualità dell'immagine grazie al fatto che non sono coperte da una barriera locale. In tali condizioni, la ricezione normale può essere ottenuta in due modi: o aumentando l'altezza dell'albero dell'antenna, che di solito è un compito molto difficile, o installando l'antenna in un'area aperta, a una distanza di 100 .. 200 m dalla casa. Quindi, per collegare l'antenna al ricevitore televisivo, sarà necessario utilizzare un lungo alimentatore. È facile calcolare che con una lunghezza dell'alimentatore di 200 m, il marchio del cavo RK 75-4-11 alla frequenza del 12° canale crea un'attenuazione di 30 dB, che corrisponde a una diminuzione della tensione del segnale di 31 volte, che , di regola, è al di sotto della soglia di sensibilità di un ricevitore televisivo . L'installazione di un amplificatore dell'antenna con almeno lo stesso guadagno all'uscita dell'antenna compenserà l'attenuazione del segnale in un alimentatore lungo e garantirà il normale funzionamento della TV. Se il guadagno di un amplificatore non è sufficiente, è possibile accendere due amplificatori in serie uno dopo l'altro. In questo caso il guadagno risultante sarà pari alla somma dei guadagni degli amplificatori, se espressi in decibel. Con un alimentatore molto lungo e la necessità di amplificare il segnale di oltre 30 dB, quando si devono utilizzare due o più amplificatori d'antenna, per evitare sovraccarichi o autoeccitazione, non installare tutti gli amplificatori in un unico posto. In queste condizioni, il primo amplificatore è installato all'uscita dell'antenna, cioè all'ingresso dell'alimentatore, e gli amplificatori successivi sono installati nell'alimentatore approssimativamente alla stessa distanza l'uno dall'altro. Queste distanze sono scelte in modo che l'attenuazione del segnale nella sezione di alimentazione tra i due amplificatori sia approssimativamente uguale al guadagno dell'amplificatore. Dalle dipendenze dell'attenuazione specifica sulla frequenza per cavi coassiali di marche diverse (Fig. 2), si possono trarre alcune conclusioni. I cavi dei marchi RK 1-75-2 e RK 13-75-2 hanno un'attenuazione specifica sufficientemente ampia anche nella gamma delle onde del metro, non dovrebbero essere utilizzati nella gamma dei decimetri. I cavi delle marche RK 21-75-7, RK 15-75-9, RK 13-75-13 e RK 11-75-17 hanno un'attenuazione specifica inferiore, ma rispetto a RK 17-75-4, soprattutto nella gamma dei decimetri . Se il cavo RK 11-50-620 introduce con una lunghezza di partenza di 39 m alla frequenza di 75 MHz (canale 4) un'attenuazione di 11 dB (attenuazione della tensione del segnale di 16 volte), nelle stesse condizioni il RK 6-3-75 introduce un'attenuazione di 9 dB (attenuazione di 13 volte), e RK 9-5-3 - 75 dB (attenuazione di 13 volte). Pertanto, una buona scelta della marca del cavo per un alimentatore nella gamma dei decimetri può aumentare più volte il livello del segnale all'ingresso TV anche senza utilizzare un amplificatore dell'antenna. Possiamo offrire un consiglio abbastanza semplice sulla scelta di un cavo: maggiore è il diametro del cavo, minore è l'attenuazione che introduce. Come alimentatore televisivo viene sempre utilizzato un cavo coassiale con un'impedenza caratteristica di 75 ohm.
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